Marsjański cykl - arcyciekawa teoria o pierścieniach Czerwonej Planety

Niesamowitą rzeczą w astronomii i związanych z nią naukach jest nieskończoność teorii jakie można tworzyć i potem próbować dopasować do faktycznego stanu rzeczy. Nie oznacza to wcale, że teorie wysysa się z palca, wręcz przeciwnie, naukowcy starają się tworzyć przede wszystkim takie, które mają szanse być w dużym stopniu prawdopodobne. Jedną z takich teorii jest propozycja pracowników Uniwersytetu Purdue w stanie Indiana.

Dotyczy ona poruszanej ostatnio dość często koncepcji pierścieni wokół Marsa, lecz tym razem uzupełnia cały model o cykliczny proces powstawania i destrukcji takiego systemu.

Jak to się zaczęło

Cykl powstawania i destrukcji o którym mowa musiał być jakoś zapoczątkowany. Podejrzewa się, że było to zjawisko sprzed 4,3 miliarda lat (czyli krótko po powstaniu Układu Słonecznego), kiedy to ogromne ciało niebieskie o średnicy około 2000 km zderzyło się z Marsem. Spora część materii została wyrzucona w Kosmos. Być może niektóre znajdowane na Ziemi meteoryty, które pochodzą z Marsa, to niemi świadkowie tego wydarzenia.

Mars i jego dwa Księżyce - większy Fobos i mniejszy Deimos, który znajduje się ponad 3 razy dalej niż Fobos

Wyrzucona materia mogła od razu posłużyć do uformowania dużego (znacznie większego niż obecne księżyce Marsa) satelity, ale tez mogła utworzyć pierścień podobny do pierścieni wokół Saturna, tylko o mniejszych rozmiarach, oraz Deimosa na dalszej orbicie. Skupmy się na tej drugiej możliwości, którą właśnie rozważa opisywany tutaj model..

Prawdopodobieństwo zaistnienia takiego zderzenia zdaje się potwierdzać istnienie rejonu Basenu Polarnego, który mógł powstać właśnie w wyniku takiej kolizji.

Cykl księżyc-pierścień-księżyc-pierścień

Tworząca pierścień materia pochodząca z Marsa stopniowo oddalała się od planety i podobnie jak powstawały planety w Układzie Słonecznym, podobnie, ale w mniejszej skali, utworzył się pierwszy księżyc (lub księżyce) Marsa. O kilka rzędów wielkości masywniejszy niż obecne księżyce. Mógł być tylko kilka razy mniejszy od ziemskiego Księżyca.

Potem siły grawitacyjne Marsa przyciągały ten księżyc ku powierzchni planety (póki co jeszcze nie ma konfuzji przy takim nazewnictwie), aż ten w końcu rozpadł się w wyniku działania sił pływowych. Powstał pierścień materii, który następnie przekształcił się w kolejny, ale tym razem już mniejszy około 5-krotnie masą, księżyc lub kilka mniejszych.

Tenże ponownie zbliżając się do planety przekroczył granicę, poniżej której siły pływowe przeważyły nad grawitacją spajającą księżyc. I wszystko zaczęło się od nowa. Taki cykl mógł powtarzać się wielokrotnie w ciągu ostatnich kilku miliardów lat. W artykule opisującym teorię mowa o 6 cyklach, z których każdy skutkuje powstaniem nie tylko coraz mniejszych ciał (reszta materii opada na powierzchnię planety, co wyjaśnia też inne obserwacje), ale też trwa krócej. Obecny cykl trwa około 2,5 miliarda lat, czyli najdłużej ze wszystkich.

Fobos - większy z dwóch księżyców Marsa - widziany z odległości 5800 km

Księżyców, które w ten sposób powstawały i były unicestwiane mogło być jednorazowo więcej, ale dziś do tego modelu pasuje bliższy z dwóch księżyców Marsa. Fobos, bo to o tym księżycu mowa, powoli, ale konsekwentnie zbliża się do powierzchni Marsa. Opisywany tutaj model zakłada, że najpóźniej za 70 milionów lat, Fobos rozpadnie się i rozpocznie się kolejny cykl z pierścieniem.

Tymczasem Deimos, drugi z księżyców znajduje się na odleglejszej i stabilniejszej synchronicznej orbicie, niewiele przeszedł od momentu powstania i jedyne co może go czekać to utrata grawitacyjnej więzi z Marsem w wyniku ciągłego oddalania się od planety (w przeciwieństwie do Fobosa, który się zbliża).

Fobos - wielki choć mały księżyc

Przyszłość, jak i przeszłość Fobosa została być może nakreślona w opisanej powyżej teorii. Dodajmy do tego kilka faktów dotyczących tego niezwykłego księżyca Marsa. Podobnie jak odleglejszy Deimos ma on nieregularny kształt, ale jest kilka razy od niego większy. Większy w odpowiedniej skali, bo wymiary 27 x 22 x 18 kilometrów sprawiają, że jego własna grawitacja jest tak mała (człowiek waży tam przeciętnie kilkadziesiąt gramów) iż wystarczyłoby osiągnąć prędkość nieznacznie ponad 40 km/h, by odlecieć w dal.

Fobos obiega Marsa po orbicie w odległości średnio 9376 km od środka masy układu, czyli mniej więcej około 6000 km od powierzchni Marsa. To bardzo blisko w porównaniu z ziemskim księżycem. Orbita Fobosa ma promień (to przybliżenie) równy średnio 2,8 promienia Marsa, Księżyc porusza się po orbicie o promieniu około 60 razy większym od promienia Ziemi.

Fobos jest bardzo porowaty, około 1/3 jego objętości wypełniają pustki. To pośrednio potwierdza teorię jego powstania z materii wyrzuconej z Marsa (zdjęcie anaglif)

Fobos jest dużo mniejszy od Księżyca, ale jest bardzo blisko swojej planety. Czy jest zatem większy niż Księżyc, gdy pojawia się na niebie. Czasem pojawia się taka sugestia, ale w rzeczywistości postrzegana powierzchnia Fobosa jest około 4 razy mniejsza niż Księżyca.

Fobos za to porusza się bardzo szybko po niebie. Jego okres obiegu wokół Marsa to około 7 godzin, a przecież doba na Marsie trwa podobnie jak na Ziemi. I tak jak księżyc Ziemi pozostaje w ciągu doby prawie nieruchomy względem gwiazd na niebie (de facto co noc wschodzi około godziny później), tak Fobos przemierza marsjańskie niebo od zachodu do wschodu (to nie pomyłka) w ciągu około 4 godzin.

Z tych też powodów zaćmienia Deimosa przez Fobosa to bardzo szybkie i efektowne zjawiska, a zaćmienia Słońca wyglądają tak jak na załączonej ilustracji. Z kolei okres obrotowy jest zsynchronizowany z orbitalnym, co sprawia, że Marsjanie widzą ciągle tę samą stronę księżyca.

A gdyby Ziemia miała pierścienie?

Ten temat był juz poruszany wiele lat temu, ale jeśli nie pamiętacie to przypomnijmy sobie konsekwencje istnienia takie struktury na ziemskim niebie. Owszem byłoby to coś bardzo spektakularnego, a z różnych szerokości geograficznych inaczej wyglądającego, ale...

Ale takie pierścienie przesłaniałyby lokalnie światło słoneczne co zaburzyłoby warunki atmosferyczne, wpłyneło na wegetację roślin, cyrkulację wiatrów, oceanów. Fakt, chmury też przesłaniają Słońce, ale są też bardzo blisko i mają inny skład niż pierścienie. A na koniec trzeba wspomnieć o konsekwencjach dla lotów kosmicznych, komunikacji satelitarnej itp. Zresztą dopiero dokładna symulacja pozwoliłaby rzetelnie ocenić jak realnie zmieniłoby się ziemskie zycie w obecności pierścieni planetarnych.

Źródło: Nature, inf. własna